【正文】 在開通電源的情況下對發(fā)射端的數(shù)據(jù)進行實時的接受，經(jīng) MSP430 處理后在數(shù)碼管上顯示。 實驗結(jié)果 經(jīng)實驗 要求及實驗的目的，對系統(tǒng)進行了一些動態(tài)值的測量，具體結(jié)果如 表 所示 ： 表 數(shù)據(jù)測試表 測試數(shù)據(jù) 值 發(fā)送端電流 接收端電流 9mA 收發(fā)端電壓 發(fā)送端功率 接收端功率 收發(fā)距離 30m 溫度測試精度 攝氏度 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 37 從表中看出接收端與發(fā)射端都維持在低功耗，基本達到了設(shè) 計的初衷。 步驟三 將其中一片 430 與四位數(shù)碼管及溫度傳感器 DS18B20 相連，寫入測量溫度的程序。如果有就從 FIFO_buffer 讀入二進制數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進制在數(shù)碼管上顯示出來 ， 其流程圖如圖 所示 。 為 LED 的顯示代碼輸入，依次對應(yīng) LED 的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、dp， ～ 為 LED 的位選 輸入，依 次對應(yīng) D D Dl、 D0， 其中 D3為最高位。 圖 無線發(fā)射軟件流程圖 開始初始化置低 CE配置 CONFIG 為發(fā)射模式寫入發(fā)送地址寫入接收地址寫入發(fā)送數(shù)局數(shù)據(jù)通道 0 允許設(shè)置工作頻率設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸率與功率CE 置高延時CE 置低清狀態(tài)寄存器哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 32 無線接收模塊軟件設(shè)計 接收 數(shù)據(jù)時，首先將 nRF24L01 配置為接收模式。 圖 溫度檢測軟件流程圖 初始化開始返回值為 1跳過讀取 ID發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換延時 800 ms復(fù)位跳過讀取 IDScratchpad 命令讀取溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)碼管顯示哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 31 無線發(fā)射模塊軟件設(shè)計 首先進行初始化操作，初始化包括設(shè)置單片機 I／ O 和 SPI 相關(guān)寄存器兩部分其可以和 nRF24L01 通信。通過這一章的介紹，可以了解本系統(tǒng)詳細的硬件設(shè)計方案。 無線 接收 選擇 P5 口 （接收部分管腳分配圖如表 所示， DS18B20 電路圖如圖 所示， nRF24L01 電路圖如圖 所示） 。 圖 晶振電路 引腳分配 發(fā)射部分 發(fā)射部分選擇的是 430 的 P3 口。 低速晶體振蕩器 (LFXTl)滿足了低功耗及使用 晶振的要求。1 ％ ； 穩(wěn)定工作電壓范圍為高達 15V； 電壓線性度為 ％ ； 負載線性度為 ％ ； 環(huán)境溫度： TA 的范圍是 50℃ ~140℃ ； 圖 電源電路圖 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 25 復(fù)位電路 為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位 電路的第一功能是上電復(fù)位 (復(fù)位電路如 所示 )。能（ AS1117 正常工作環(huán)境溫度范圍極寬，為 50℃ ～ 140℃ ），確保芯片和電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。該 型產(chǎn)品已經(jīng)很多很成熟。 圖 JTAG 電路圖 電源 電路設(shè)計 供電電路采用 USB 接口 。程序先對 PC 的并口初始化，對 JTAG口復(fù)位和測試，并讀 Flash，判斷是否加鎖。 在 PCB 電路設(shè)計好后，即可用程序先將對 JTAG 的控制指令， 通過 TDI送入 JTAG 控制器的指令寄存器中。在設(shè)計 PCB 時，必須將 SA1110 的數(shù)據(jù)線和地址線及控制線與Flash 的地線線、數(shù)據(jù)線和控制線相連。寄存器的每一個單元分配給 IC 芯片的相應(yīng)引腳，每一個獨立的單元稱為 BSC（ BoundaryScan Cell）邊界掃描單元。 JTAG 接口可對 PSD 芯片內(nèi)部的所有部件進行編程 。測試訪問口）通過專用的 JTAG 測試工具對進行內(nèi)部節(jié)點進行測試。聯(lián)合測試行動小組 )是一種國際標(biāo)準測試協(xié)議（ IEEE 兼容），主要用于芯片內(nèi)部測試。 單 片機最小系統(tǒng)，或稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。 圖 74HC573 引腳圖 OE1D12D23D34D45D56D67D78D89GND10LE11Q812Q713Q614Q515Q416Q317Q218Q119VCC2074HC573N哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 21 主控制模塊 (Msp430f149 最小系統(tǒng) ) 本系統(tǒng)設(shè)計采用 MSP430F149 作為主控芯 片，該芯片具有超低功耗的優(yōu)點：活動模式 280 μA1MHz， ； 待機模式 ；掉電模式 (RAM 數(shù)據(jù)保持 )0． 1μA。當(dāng)鎖存使能端為高時，這些器件的鎖存對于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出同步）。 LED 顯示模塊 數(shù)碼管選擇 溫度數(shù)據(jù)顯示是體現(xiàn)整個系統(tǒng)功能的部分， LED 顯示成本低廉，配置靈活，與單片機連接方便。與SPI 相關(guān)的指令共有 8 個，使用時這些控制指令由 nRF24L01 的 MOSI 輸入。最后接收成功時，若 CE 變低，則 nRF24L01 進入空閑模式 1。若發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且 CE 為高，則進入空閑模式 2。若未收哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 18 到應(yīng)答，則自動重新發(fā)射該數(shù)據(jù) (自動重發(fā)已開啟 )，若重發(fā)次數(shù) (ARC)達到上限， MAX_RT 置高， TX FIFO 中數(shù)據(jù)保留以便在次重發(fā) 。在掉電模式下電流損耗最小，同時 nRF24L01 也不工作，但其所有配置寄存 器的值仍然保留。 nRF24L01 主要特性如下： GFSK 調(diào)制 ， 硬件集 成 OSI 鏈路層 ； 具有自動應(yīng)答和自動再發(fā)射功能 ； 片內(nèi)自動生成報頭和 CRC 校驗碼 ； 數(shù)據(jù)傳輸率為 l Mb/s 或 2Mb/s； SPI 速率為 0 Mb/s～ 10 Mb/s； 125 個頻道 與其他 nRF24 系列射頻器件相兼容 ； n R F 2 4 L 0 1M S P 4 3 03 2 M1 6 M哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 16 QFN20 引腳 4 mm4 mm封裝 ； 供電電壓為 V～ V； 引腳功能及描述 nRF24L01 的封裝及引腳排列如圖所示 [11]。 圖 無線收發(fā)模塊硬件結(jié) 構(gòu)圖 nRF24L01 概述 nRF24L01 是一款新型單片射頻收發(fā)器件 ,工作于 GHz～ GHz ISM頻段?？赏ㄟ^ SPI 寫入數(shù)據(jù)，最高可達 10Mbit／ s，數(shù)據(jù)傳輸速率最快可達 2Mbit／ s，并且具有自動應(yīng)答和 自動再發(fā)射功能。 寫時隙需要 15～ 75μs，且在 2次獨立的寫時隙之間至少需要 1μs的恢復(fù)時間。 讀時隙需 15～ 60μs，且在 2次獨立的讀時隙之間至少需要 1μs的恢復(fù)時間。然后，單片機釋放總線，等待 DS18B20的應(yīng)答脈沖。此后由于芯片忙于溫度轉(zhuǎn)換處理，當(dāng)控制器發(fā)一個讀時間隙時，總線上輸出 “0”，當(dāng)儲存工作完成時，總線將輸出 “1”。如果在多芯片掛接時使用此指令將會出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致錯誤 出現(xiàn)。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則控制器（單片機）必須等待 18B20 執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時間為 500uS。 （ 4） 控制器發(fā)送存儲器操作指令：在 ROM 指令發(fā)送給 18B20 之后，緊接著（不間斷）就是發(fā)送存儲器操作指令了。 （ 3） 控制器發(fā)送 ROM 指令：雙方打完了招呼之后最要將進行交流了，ROM 指令共有 5 條，每一個工作周期只能發(fā)一條， ROM 指令分別是讀 ROM數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍 ROM、芯片搜索、報警芯片搜索。當(dāng) 18B20 接到此復(fù)位信號后則會在 15~60μS 后回發(fā)一個芯片的存在脈沖。第 8 個字節(jié)為計數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計算的暫存單元。 （ 2） RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用 于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20 共 9 個字節(jié) RAM，每個字節(jié)為 8 位。在講解其工作流程之前我們有必要了解 18B20 的內(nèi)部存儲器資源。與目前多數(shù)標(biāo)準串行數(shù)據(jù)通信方式 ,如 SPI/ IIC/ MICROWIRE 不同 ,它采用單根電源檢測6 4 位 R O M和單 線 接 口存 儲 器 和 控 制 器高 速 緩 存 存 儲 器8 位 C R C 生 成 器溫 度 靈 敏 元 件低 溫 觸 發(fā) 器高 溫 觸 發(fā) 器配 置 寄 存 器哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 12 信號線 ,既傳輸時鐘 ,又傳輸數(shù)據(jù) ,而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。光刻 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。 MCU溫度檢測模塊無線發(fā)射模塊MCU溫度顯示模塊無線接收模塊哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 10 圖 DS18B20 芯片封裝 DS18B20 的管腳配置和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 引腳定義： (1)DQ 為單數(shù)據(jù)總線，是數(shù)字信號輸入 /輸出端； (2)GND 為電源地； (3)VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 圖 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖 溫度采 集模塊 該模塊采用美國 DALLAS 公司推出的數(shù)字測溫芯片 DS18B20，該芯片具有體積小，多種封裝形式，獨特的單線接口等優(yōu)點。 模塊化和可擴展的集成開發(fā)環(huán)境 （ 1） 用于構(gòu)建和調(diào)試嵌入式應(yīng)用程序的無縫集成開發(fā) 環(huán)境 ； （ 2） 強大的工程管理器，允許同一工作區(qū)管理多個工程 ； （ 3） 工程的層次化表示方法 ； （ 4） 可?？看翱诤透哟翱诠芾?； （ 5） 智能型源文件瀏覽器 ； （ 6） 帶有代碼模板和支持多字節(jié)等豐富特色的編輯器 ； （ 7） 可以在全局層次、源文件組層次、或者單個的源文件層次上進行配置 ； （ 8） 靈活的工程編譯，如批量編譯，前 /后編譯或在編譯過程中訪問外部工具的客戶定制編譯 ； （ 9） 集成了源代碼控制系統(tǒng)的接口 ； （ 10） 為多種芯片提供配套的現(xiàn)成的頭文件，芯片描述文件和鏈接器命令文件 ； 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 8 （ 11） 為多種 MSPFET430 工具提供現(xiàn)成代碼和工程范例 ； 高度優(yōu)化的 C/C++編譯器 （ 1） 支持 C， EC++和擴展 EC++，并且包含有模板，名字空間和標(biāo)準模板庫（ STL）等 ； （ 2） MISRA C 檢查器 ； （ 3） 支持所有 MSP430 和 MSP430X 架構(gòu)的芯片 ； （ 4） 針對特定目標(biāo)的嵌入式應(yīng)用程序的語言擴展 用于數(shù)據(jù) /函數(shù)定義和存儲器及類型屬性 聲明的擴展關(guān)鍵字使用 Pragma 指令控制編譯器行為，比如用來分配內(nèi)存在 C 源碼中可直接訪問的本征函數(shù)，從而執(zhí)行低級處理器操作，例如 MSP430 省電模式 ； （ 5） 通過專用實時庫模塊支持硬件 乘法器外設(shè)模塊 ； （ 6） 位置無關(guān)代碼 ； （ 7） 32 位和 64 位標(biāo)準 IEEE 格式的浮點類型 ； （ 8） 對代碼的大小和執(zhí)行速度多級優(yōu)化，允許不同的轉(zhuǎn)換形式，例如函數(shù)內(nèi)聯(lián)和循環(huán)展開等等 ； （ 9） 高級的全局優(yōu)化和特定優(yōu)化相結(jié)合，可以生成最為緊湊和穩(wěn)定的代碼 [7]； 本章小結(jié) 本章主要簡要介紹了 msp430 單片機的軟硬件系統(tǒng)和特點以及 msp430 的編程 開發(fā)環(huán)境 IAR 的一些特點，為接下來的硬件設(shè)計及軟件開發(fā)做了鋪墊。 IAR 開發(fā)軟件 IAR Embedded Workbench 是一套高度精密且使用方便的嵌入式應(yīng)用編程開發(fā)工具。 （ 5） 方便高效的開發(fā)環(huán)境 MSP430 系列有 OPT 型、 FLASH 型和 ROM 型三種類型的器件，這些器件的開 發(fā)手段不同。其中，看門狗可以使程序失控時迅速復(fù)位；模擬比較器進行模擬電壓的比較，配合定時器，可設(shè)計出 A/D 轉(zhuǎn)換器； 16 位定時器（ Timer_A 和 Timer_B）具有捕獲 /比較功能，大量的捕獲 /比較寄存器，可用于事件計數(shù)、時序發(fā)生、 PWM 等；有的器件更具有可實現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實現(xiàn)多機通信等應(yīng)用；具有較多的 I/O 端口， P0、 PP2 端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入； 10/12 位硬件 A/D 轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達 200kbps ，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；能直接驅(qū)動液晶多達 160 段；實現(xiàn)兩路的 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換；硬件 I2C 串行